分析虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用

聂守凯 杭州力泰起重机械有限公司

引言：随着科学技术的高速发展，越来越多的高科技技术在涌现出来，虚拟现实技术就是随着科学发展而顺应时代的一种高科技技术，这项技术的产生很好的满足现代人类的生活需求，因此它被广泛的应用在人们生活中的各个领域，而现如今机械制造业也有非常高速的发展，而这两种技术的相互交融而发展的产物对人们的生活也带来了巨大的便利，利用计算机虚拟现实技术对工业数控机床设备制造更多的可能。

1 虚拟现实技术的概述

虚拟现实技术是一项面向新世纪的全新的高科技技术，它产生于上个世纪八十年代，主要是以计算机技术为前提，融合了各领域多方面的的高科技技术，它主要是为人们展现出一个逼真的虚拟环境，能让人得到视觉、听觉、触觉等逼真的系统反馈。让人犹如身临其境般的感知和操控虚拟中的对象，它是一种全新的人机交互方式。利用高性能计算机的仿真技术，实现人与环境直接交互方式，它改变了人类以往的交互形式。给人带来一种全新的感知。以满足人们的需求。虚拟现实技术的基本特性有沉浸性，交互性，多感知性，实时性四种。沉浸性是虚拟现实技术中的首要特征，通过计算机给使用者形成一个非常逼真的虚拟世界，而使用者利用自己的听觉、视觉、触觉来感知这个虚拟世界中所发生的各种事情。逼真的非常贴近人与现实的自然交互一样，带来一种身临其境的逼真感觉。交互性是指虚拟世界几乎接近于真实，它并不是一个动态的，使用者可以通过电脑鼠标键盘等进行操作还有通过声音命令来进行一种接近自然的人机交互形式，系统能够对使用者的输入做出一系列的响应反馈。多感知性就是指使用者除了视觉、听觉、触觉等上面的感知以外，还包括嗅觉味觉等感知，主要是它装有传感，反应的装置，是人体能够得到非常逼真的感受，能够进行更好的设计。实时性是指使用者积极主动的参与实时的交互，显示，人类的活动也成为该系统中重要的一部分，组成一种融入性的交互系统，使其更加具有智能化和人性化。虚拟现实是多种技术的综合。当然主要是基于计算机技术对各种技术进行更加深层次的集成而发展起来的。

2 虚拟现实技术在机械设计与制造中的具体应用

2.1 虚拟产品概念设计

在没有虚拟现实技术的情况下，以往的机械设计制造过程当中，如果有某个环节出现错误，很有可能需要重新进行样品试验，且整个过程之前的数据可能全部浪费而造成增加不必要的工序以及增加时间还有经济的成本。而虚拟现实技术是通过事先对产品进行数据分析，在三维虚拟空间中操作零件进行修改和组装成各种可行性方案的模型，所以运用虚拟技术代替产品实物来进行样品的设计制造与测试，极大的提高了生产效率，缩短生产周期且降低成本，从而可以有效提升企业的经济利益。

2.2 虚拟现实技术在机械设计制造中的应用

在机械设计与制造技术当中运用虚拟现实上有两个方面的体现，一个是虚拟设计，虚拟设计是指设计者根据进行虚拟设计产品来模拟可行性的研究，实验，检测以及达到预期的工业需求效果，如果出现问题也能及时修改直到完善产品为止。可以说是虚拟现实技术主要用于产品生产之前设计方面，主要运用虚拟现实的设计方法的工程设计主要有两种，一种是利用CAD系统直接产生模型，一种是运用VR-CAD系统将设计引进CAD中来。设计者在虚拟设计环境中直接进行设计修改分析操作。避免出现设计问题，更好的协调产品各部分的关系。另一个方面是虚拟制造：虚拟制造是运用计算机仿真技术在高性能计算机网络的支持下，在计算机上进行模拟实体的协同工作。产品生产的各级管理能够清晰的体现在计算机上，这使设计师对产品的制作过程有着充分的决策能力以及控制能力。虚拟现实制造技术在制造业中的成功应用也得到了推广，尤其是在航空航天还有轮船汽车等领域应用的非常显著。汽车的发动机试用。模拟运行，各种燃料以及各种零部件材料的比例都可以运用计算机形成三维实体模型实现观察、研究、讨论。虚拟现实制造运用虚拟样机代替实体物理模型可以对产品进行展示，分析，测试。对其中的问题进行个合理的修改，更进一步的提高产品制造的成功率。实现企业利益的最大化以及提升企业的竞争优势。

3 结束语

虚拟现实技术正在慢慢的从根本上改变机械设计制造行业中等传统模式。在制造产品之前，先运用虚拟环境进行虚拟产品的概念设计，通过借助计算机仿真技术进行建模以便于分析、研究、检查产品是否符合设计要求以及对产品的制造过程和未来使用周期对产品的影响进行预测和评价。这样不仅代替了实体实验，降低了研发成本还有缩短研发周期，实现生产效率的最大化，保证产品的最优质量。